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经过数十年的发展,网络的形态、需求和服务已经发生了巨大的变化,互联网进入了飞速创新的时代。网络技术的发展离不开网络设备的支持。与传统网络设备相比,FPGA的可重构性强,并且在性能和灵活性上具有良好的折中,这些特性使得FPGA在功能不断复杂化的互联网中得到了广泛的应用。目前,FPGA被部署到网络中时,大多会通过PCI接口与更智能的处理器一同工作。这种方式使得可重构的数据平面FPGA与主机中的控制平面紧耦合,丧失了在网络中部署的灵活性。另外,分散的管理模式也对FPGA的管理带来了很大的难度。针对这些问题,本文提出一种新的在网络中使用FPGA的方法,即网络化FPGA(Networked FPGA,可简称为NF),将FPGA作为一种网络设备独立地部署在网络中,用来灵活地实现网络功能。同时,本文还对网络化FPGA的控制机制进行了深入的研究,包括控制模型、管理控制协议和管理机制的研究。主要工作和创新点包括:(1)提出了网络化FPGA的概念,概括总结了网络化FPGA的概念和优点,提出了网络化FPGA应具备的基本功能和基本硬件逻辑。详细介绍了网络化FPGA的工作原理和流程。根据网络化FPGA的特点与要求提出了基于四层的控制模型和管理控制协议的消息结构模型。(2)在四层模型的基础上,设计了基于网络化FPGA集中控制器模型,详细介绍了控制器的设计思想和模型框架、工作原理和流程,介绍了关键的缓存空间的设计以及应用接口。在消息结构模型的基础上设计了管理控制协议——Networked FPGA Access And Control Protocol(简称为NFAC),详细介绍了NFAC的工作原理和流程,并给出了NFAC的命令集与命令格式。在控制模型和NFAC的基础上提出了网络化FPGA的管理机制,详细介绍了网络化FPGA的发现机制和配置管理机制,实现对网络化FPGA的高效管理。(3)基于Net Magic平台实现了网络化FPGA控制模型的原型系统,详细介绍了网络化FPGA的硬件实现和控制机制的软件实现。在原型系统的基础上设计实现了两组实验,分析评估了控制器的性能和系统的性能。实验表明,本文提出的控制机制具备非常高的可用性,适合在网络中部署使用。综上所述,本文对网络化FPGA的控制机制进行了深入的研究,提出了部署网络化FPGA的一整套解决方案,对FPGA在网络中的应用和研究有重要的参考价值。